Температура катализатора автомобиля: До какой температуры нагревается резонатор в автомобиле. Автохимия для ремонта выхлопной системы. Какая температура выпускного коллектора

Содержание

Информация по обслуживанию



Информация по обслуживанию

Коды неисправности P244C

Указания по диагностике

Идентификатор кода неисправности

DTC P244C 00: Низкая температура катализатора во время регенерации, неисправность

Описание цепи/системы

Система последующей обработки выхлопа дизельного двигателя включает в себя подкапотный предварительный нейтрализатор и каталитический нейтрализатор, расположенный на днище. Нижний каталитический нейтрализатор, в свою очередь, включает в себя дизельный окислительный нейтрализатор и дизельный сажевый фильтр (DPF) со специальным покрытием. Одной из главных целей использования дизельного сажевого фильтра является улавливание частиц из выхлопа двигателя, с тем чтобы минимизировать выбросы сажи в атмосферу. Частицы сажи накапливаются в каналах дизельного сажевого фильтра и затем через регулярные промежутки времени сжигаются в ходе процесса, называемого регенерацией.

Таким образом предотвращается забивание дизельного сажевого фильтра. ЕСМ выдает команду на регенерацию дизельного сажевого фильтра на основании расчетов, в которых учитываются такие показатели работы автомобиля, как перепад давления на дизельном сажевом фильтре, температура выхлопных газов, качество моторного масла, частота вращения двигателя и др. Чрезмерное накопление сажи в дизельном сажевом фильтре может ухудшать рабочие характеристики автомобиля. В процессе регенерации для повышения температуры выхлопных газов через многоканальные форсунки впрыскивается дополнительное топливо. В это время температура дизельного сажевого фильтра повышается примерно до 600°C (112°F), и накопившаяся сажа окисляется или сжигается превращаясь в диоксид углерода (CO2).

Условия диагностики кода неисправности

Проверка этого DTC выполняется в процессе регенерации DPF.

Условия установки кода неисправности

Фактическая температура датчика 2 температуры выхлопных газов на 125°C (257°F) ниже желаемой.

Действия, выполняемые при установке кода неисправности

Код неисправности P244C имеет тип А.

Условия удаления кода неисправности

Код неисправности P244C имеет тип А.

Рекомендации по диагностике

    • Если двигатель не работал в течение ночи, то значения температуры, выдаваемые датчиком температуры выхлопных газов и датчиком температуры охлаждающей жидкости двигателя, не должны отличаться более чем на 3°C (5°F).
    • После запуска холодного двигателя температура по показаниям датчиков температуры выхлопных газов должна постепенно расти, а затем стабилизироваться.
    • 
Высокое сопротивление в цепях любого из датчиков температуры выхлопных газов может приводить к установке кода неисправности.

Справочная информация

Указатель схем

Органы управления двигателем Схема

Указатель видов разъемов

Разъемы компонентов Виды на торцы

Справочная информация по электрооборудованию
Указатель типов кодов неисправности

Коды неисправности (DTC) силовой передачи — Определения типов

Диагностический прибор, Ссылка

Модуль управления Справочные сведения

Проверка цепи/системы

  1. Зажигание включено; наблюдать за данными диагностических кодов неисправностей DTC с помощью диагностического прибора. Убедитесь, что другие коды неисправности не установлены.
  2. При работающем двигателе выполнить процедуру регенерации с помощью диагностического прибора. Отслеживайте информацию о коде неисправности с диагностического прибора: коды неисправности P244C не должны устанавливаться.
  3. Привести в движение автомобиль в соответствии с условиями имеющегося DTC для проверки того, что DTC не сбрасывается. Автомобиль можно также привести в движение в соответствии с условиями данных фиксации кадра/регистрации неисправностей.

Тестирование цепи/системы

  1. Зажигание выключено, отсоединить разъем жгута проводов на соответствующем B131 Датчике температуры выхлопных газов.
  2. Проверьте, является ли сопротивление между контактом 2 цепи низкого опорного напряжения и массой меньше 5 Ом.
  3. Если параметр больше указанного диапазона, проверить отсутствие обрыва/высокого сопротивления в схеме низкого опорного напряжения. Если цепь при тестировании окажется нормальной, замените Модуль управления двигателя K20 .
  4. При включенном зажигании проверить по диагностическому прибору значение параметра «Датчик температуры выхлопных газов», которое должно равняться 5 В.
  5. Если параметр ниже указанного диапазона, проверить отсутствие короткого замыкания на массу в сигнальной цепи. Если цепь при тестировании окажется нормальной, замените Модуль управления двигателя K20 .

    Примечание: Если в проводной перемычке перегорел предохранитель, сигнальная цепь закорочена на напряжение, и датчик может быть поврежден.

  6. Установить плавкую перемычку на 1 А между клеммой 1 сигнальной цепи и заземлением. Убедиться по диагностическому прибору, что параметр «Датчик температуры выхлопных газов» имеет значение 0 В.
  7. Если параметр выше указанного диапазона, проверить отсутствие короткого замыкания сигнальной цепи на напряжение или отсутствие обрыва/высокого сопротивления. Если цепь при тестировании окажется нормальной, замените Модуль управления двигателя K20 .
  8. Проверьте наличие следующих условий:
  9. • Впускную и выпускную системы на утечки и сужения проходного сечения
    • Топливную систему на утечки и сужения проходного сечения
    • Избыток воды в топливе
    • Нормальную работу клапана рециркуляции выхлопных газов (EGR)
    • Засорение топливного фильтра
    • Препятствие для прохода воздуха в воздушном фильтре
    • Работа турбокомпрессора
    • Механические неисправности двигателя
    Если обнаружена какая-либо из перечисленных выше неисправностей, произвести необходимый ремонт.
  10. Если тестирование показало, что все цепи работают нормально, проверить или заменить B131 Датчик температуры выхлопных газов.

Указания по ремонту

После диагностики выполнить Диагностическое подтверждение выполненных ремонтных работ .

Подтверждение выполненных ремонтных работ

При включенном зажигании проверить значение параметра массы накопленной копоти в дизельном сажевом фильтре DPF на диагностическом приборе. Параметр должен быть менее 70%.

© Все права принадлежат Chevrolet. All rights reserved

Катализатор. Принцип работы, назначение. Удаление или чистка

На протяжении многих лет авто производители создают много усовершенствований в автомобильных двигателях и топливных системах, чтобы идти в ногу со временем и, безусловно, с законами, направленными на улучшение экологической ситуации на фоне выбросов автомобилей.

Одно из кардинальных таких усовершенствований произошло в 1975 году с интересным устройством под названием катализатор. По сути работа катализатора заключается в преобразовании вредных веществ в менее вредные выбросы, прежде чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название «каталитический нейтрализатор» (более известный как «катализатор»). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции катализатора

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

  • Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
  • Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
  • Каталитический слой — специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото — драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
  • Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора — это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название — трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

  • Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
  • Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
  • Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.

Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.

Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот. В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы. 

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию. Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий. 

Что ценного в катализаторах

К сожалению, ценного там оказалось много. В роли катализаторов пришлось применить благородные металлы, наиболее подходящие для этой цели.

Дошло до того, что самым дешёвым из них оказалось золото, но чаще приходится использовать платину, палладий и родий. Многим известно, что эти элементы существенно дороже всем понятного золота.

Одновременно с применением столь недешёвых компонент потребовалось создать геометрически непростую структуру, обеспечивающую контактирование каталитического вещества со всем объёмом выпускаемого цилиндрами газа. Это мельчайшие керамические или металлические соты, сквозь которые и продувается весь поток выхлопа.

В результате автомобиль приобрёл сложное, массивное и дорогое устройство в виде металлического корпуса, высокотехнологичной начинки, да ещё и обрамлённое контрольными датчиками с двух сторон, непрерывно следящими за его сохранностью и правильной работой.

Экологичность даром не даётся. Да и на этом прогресс не остановился, дальнейшее ужесточение требований законодателей продолжает влиять на появление дополнительных систем очистки выхлопа.

В дизеле

Катализаторы в дизельном двигателе работают гораздо хуже в сокращении выбросов NOx. Одной из причин этого является то, что дизельные двигатели имеют более низкую рабочую температуру, чем бензиновые двигатели, и катализатор в целом в дизельном двигателе работает хуже, поскольку он меньше нагревается. Некоторые из ведущих экспертов экологических авто придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они используют мочевину в решении этой проблемы: прежде чем оксиды азота уходят в катализатор, их принудительно испаряют и смешивают с выхлопом и затем создают химическую реакцию, которая приведёт к сокращению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, представляет собой органическое соединение, изготовленное ​​из углерода, азота, кислорода и водорода. Мочевина содержится в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, производя в результате реакции азот и водяной пар и утилизируя более 90 процентов оксидов азота в выхлопных газах.

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

  1. В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
  2. Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

 

Срок службы катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа — неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается. Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков. При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор? 

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время. В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

Как почистить

В тех случаях, когда соты ещё не повреждены, но пропускная способность нейтрализатора уже снижена смолянистыми отложениями, его можно промыть.

Для этого лучше всего использовать жидкость, обычно применяемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Только потребуется её значительно больше.

Катализатор заливается промывочной жидкостью, после чего ей предоставляется время на растворение загрязнений, затем её сливают, внутренности детали промываются горячей водой и просушиваются (продуваются).

Обычно процедура требует неоднократного повторения. Существуют также специально предназначенные для подобных промывок составы.

Источники: techautoport.ru, autovogdenie.ru, drive2.ru.

Ошибка P0427 — Датчик температуры каталитического нейтрализатора, банк 1 – низкий уровень сигнала

Определение кода ошибки P0427

Ошибка P0427 указывает на то, что PCM (модуль управления АКПП) обнаружил, что датчик температуры каталитического нейтрализатора отображает слишком низкую температуру по сравнению со значением, указанным в технических условиях производителя.

Что означает ошибка P0427

Ошибка P0427 указывает на то, что каталитический нейтрализатор работает ненадлежащим образом. Проблема может заключаться в неисправности каталитического нейтрализатора или датчика температуры катализатора.

Причины возникновения ошибки P0427

Наиболее распространенной причиной возникновения ошибки P0427 является неисправность датчика температуры каталитического нейтрализатора. Другими причинами являются:

  • Короткое замыкание или обрыв проводов датчика температуры каталитического нейтрализатора
  • Повреждение или неисправность датчика температуры каталитического нейтрализатора
  • Ненадлежащее подключение датчика температуры каталитического нейтрализатора
  • Повреждение или неисправность каталитического нейтрализатора
  • Утечка отработавших газов перед или в самом каталитическом нейтрализаторе

Каковы симптомы ошибки P0427?

При появлении ошибки P0427 на приборной панели автомобиля загорится индикатор Check Engine и, в большинстве случаев, это является единственным признаком возникновения данной ошибки.

Как механик диагностирует ошибку P0427?

Сначала механик считает все сохраненные коды ошибок, включая код P0427, с помощью сканера OBD-II. При наличии нескольких ошибок их необходимо диагностировать и устранять в порядке их появления. Затем механик очистит все коды с памяти PCM и повторно проверит систему.

Если ошибка P0427 появится снова, механик выяснит, есть ли возможность заменить  каталитический нейтрализатор по гарантии. Обычно производители автомобилей предоставляют гарантию на катализатор на 150 000 километров пробега. Если гарантия на катализатор еще действует, механик будет следовать указаниям производителя. Если срок действия гарантии истек, механик визуально осмотрит датчик температуры катализатора, а также его провода и соединители.

Если с датчиком температуры все в порядке, механик выполнит тщательную проверку на предмет утечки отработавших газов или кислорода перед каталитическим нейтрализатором. При обнаружении утечки механик отремонтирует или заменит каталитический нейтрализатор.

Общие ошибки при диагностировании кода P0427

Наиболее распространенной ошибкой при диагностировании данного кода является не рассмотрение других кодов ошибок, которые могли появиться вместе с кодом P0427. Если перед заменой каталитического нейтрализатора не выполнить тщательное диагностирование и не устранить все присутствующие ошибки, это может привести к повторному выходу каталитического нейтрализатора из строя.

Насколько серьезной является ошибка P0427?

При появлении ошибки P0427 вряд ли возникнут серьезные проблемы с управляемостью автомобиля. Однако если ошибка P0427 появился вместе с другими кодами ошибок, это может указывать на наличие серьезной неисправности.

Какой ремонт может исправить ошибку P0427?

Для устранения ошибки P0427 может потребоваться:

  • Замена датчика температуры каталитического нейтрализатора
  • Надлежащее подключение датчика температуры каталитического нейтрализатора
  • Ремонт или замена проводов и/или соединителей датчика температуры каталитического нейтрализатора
  • Устранение утечки отработавших газов перед и в самом каталитическом нейтрализаторе
  • Замена каталитического нейтрализатора

Дополнительные комментарии для устранения ошибки P0427

Несмотря на то, что, кроме появления индикатора Check Engine, какие-либо явные признаки возникновения ошибки P0427 могут отсутствовать, при обнаружении данного кода рекомендуется как можно скорее обратиться к квалифицированному специалисту для диагностирования и устранения ошибки. При загорании индикатора Check Engine, автомобиль, скорее всего, не сможет пройти проверку на токсичность отработавших газов. Кроме того, если не выполнить тщательное диагностирование и не устранить другие ошибки, которые появились вместе с ошибкой P0427, это может привести к повторному выходу каталитического нейтрализатора из строя, а также дорогостоящему ремонту и серьезному повреждению других компонентов автомобиля.

Нужна помощь с кодом ошибки P0427?

Компания — CarChek, предлагает услугу — выездная компьютерная диагностика, специалисты нашей компании приедут к вам домой или в офис, чтобы диагностировать и выявлять проблемы вашего автомобиля. Узнайте стоимость и запишитесь на выездную компьютерную диагностику или свяжитесь с консультантом по телефону +7(499)394-47-89

Датчик температуры катализатора Mercedes w447 | Festima.Ru

Boздушный тoпливный oбогрeвaтель — сухой фeн. Пульт с ЖK дисплeeм, oтображaeт мoщнocть, нaпpяжение боpт ceти, пишет ошибки, oтoбpажaeт рeжимы работы. Автонoмный, необходим только подвод элeктpичествa, максимальный pаcход 0.6 л в чаc, чтo меньше pасxода нa хoлостoм xoду. Paботaeт от дизельного топлива для большей безопасности. Холодный воздух поступает в канал нагнетателем и после нагрева выдувается, тем самым, образуется теплоснабжающая система, независимая от установленного автомобильного устройства отопления. Отопитель работает полностью в автоматическом режиме, обладает такими преимуществами, как компактная конструкция, удобный монтаж, экономия энергии, безопасность, простое техническое обслуживание и т.д. Способен обогреть 132 кубометра воздуха в течение одного часа. Имеет два режима работы: 1. Режим регулирования мощности — значение мощности задается вручную от 0.6 до 5 кВт. 2. Температурный режим — выставляется заданное значение температуры от 10-35 градусов, прибор автоматически меняет мощность и поддерживает заданную температуру (датчик температуры располагается в пульте). Широкая область применения: отопления складских и промышленных помещений, дома на колесах, гаражных помещений, при работе на спецтехнике, в качестве обогревателя для палатки на зимней рыбалке, дачного летнего дома, теплиц и прочих помещений, для обогрева кабин грузовиков, помещений, фургонов для перевозки овощей и фруктов, лекарств, животных, для создания комфортной температуры рабочих мест операторов экскаваторной и подъемной спецтехники, строительных вагончиках. Применяется на автомобилях: Маз, МАN, DАF, ГАЗель Nехt, ГАЗ Валдай, ГАЗон Nехt, Урал Nехt, ГАЗель Вusinеss (ГАЗель Бизнес), ГАЗель Сummins (Каминс), Fiаt Duсаtо (Фиат Дукато), Fоrd Тrаnzit (Форд Транзит), Нundаi НD (Хёндай), Isuzu NQR (Исузу), Ivесо Dаily (Ивеко Дэйли), Мitsubishi Fusо (Митсубиси Фьюзо), Меrсеdеs Веnz Sрrintеr (Мерседес Спринтер), Рugеоt Вохеr (Пежо Боксер), Тоyоtа Нinо (Тойота Хино), VоlksWаgеn Сrаftеr (Фолксваген Крафтер) КамАЗ Может называться: автономный отопитель, Автономка, Сухой фен, Стояночный отопитель, Сухой дизельный отопитель, Отопитель салона, автомобильный обогреватель, воздушный отопитель, переносной дизельный отопитель автономный, сухой фен обогрева кабины, лунфей, автотепло, планар, вебасто, wеbаstо, автотепло, Веliеf, Прамотроник, Еbеrsрасhеr Аirtrоniс, Аvtоtерlо, Аэро комфорт, автономка

Автозапчасти

Kia Rio | Катализатор | Киа Рио

14.33. Катализатор

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Устройство

Каталитический нейтрализатор отработанных газов имеет корпус из нержавеющей стали, к которому сваркой присоединены впускной и выпускной конусы с патрубками и крепежными фланцами, а также теплоотражатели, удерживающие керамическую обшивку. Весь внутренний объем корпуса занят керамическим пористым монолитом, зафиксированным кольцами или сеткой из нержавеющей стали. Структура монолита похожа на обычный фильтр, но вся внутренняя и внешняя поверхность пор, контактирующих с газами, покрыта очень тонким молекулярным слоем сплава, который содержит платину, родий и палладий. Пористость монолита имеет большую площадь поверхности, покрытой этим сплавом из очень дорогих металлов, что в основном и определяет высокую цену нейтрализаторов.

Принцип работы

Двигатель выбрасывает в атмосферу вместе с отработанными газами продукты полного (водяной пар Н2О, азот N2 и т. п.) и неполного (оксид углерода СО, а также CnHm, оксиды азота NOx) сгорания топлива. Общее число компонентов, которые содержатся в этих газах, превышает несколько сотен, и большинство из них вредны для здоровья человека.

Отработанные газы, проникая через пористую поверхность монолита, во-первых, нагревают его, а во-вторых, доокисляются. Из СО получается СО2 то есть нетоксичный углекислый газ, CnHm в несколько этапов переходит в СО2 и Н2О, NOx превращается в молекулярный N2 который содержится в обычном воздухе, и в воду. Словом, в нейтрализаторе происходят довольно сложные химические реакции благодаря высокой температуре и наличию специального покрытия из дорогих металлов, служащих катализаторами.

Итак, главный позитивный эффект этого приспособления – полная нейтрализация трех компонентов – СО, CnHm, NOx, – которых в отработанных газах больше, чем других вредных веществ. И достигается он не только благодаря наличию платины, родия и палладия. Важную роль играет, как я уже сказал, температура, выдерживающаяся в границах 300–800° С. Если она снижается до 250° С, химические реакции нейтрализации СО, CnHm, NOx, несмотря на наличие металлов-катализаторов, не произойдут. А при температуре около 900° С начинает плавиться и разрушаться каталитическая пленка.

Эксплуатация

Чтобы не вывести из строя исправный нейтрализатор, нужно строго придерживаться правил его эксплуатации. Прежде всего, нельзя использовать этилированный бензин. Достаточно затратить 20–30 л этого бензина, – и активная поверхность катализатора покроется свинцом, что приведет к поломке.

Нужно постоянно и внимательно следить за техническим состояние двигателя. Нейтрализатор не выдерживает значительных отклонений в составе топливной смеси. При работе двигателя на богатых и очень богатых смесях он быстро забивается копотью и другими отложениями, а на бедных и очень бедных – перегревается до расплавления активного слоя. Для поддержания состава смеси в необходимых границах на автомобилях с нейтрализаторами обязательно устанавливается датчик кислорода – лямбда-зонд, – по сигналу которого электронный блок управления измеряет состав топливной смеси. Исправность и правильная работа системы регулирования во многом определяют долговечность нейтрализатора. Поэтому при каких-либо сбоях в работе двигателя из-за системы зажигания или затрудненном пуске – нужно найти и устранить неисправность.

Запрещается запускать двигатель с буксира, долго крутить его стартером или часто с короткими промежутками пытаться запустить непрогретый. Кроме того, чтобы не допустить появления трещин, следует избегать ударов о дорожные преграды. Причиной механического повреждения вследствие резкого температурного перепада могут стать попадание автомобиля в глубокую выбоину с водой и резкое охлаждение нагретого до 800–900° С нейтрализатора.

Нужно отметить, что в последнее время начали выпускать каталитические нейтрализаторы с металлическим монолитом, что повышает их прочность. Они намного надежнее благодаря большей устойчивости к разным механическим и температурным воздействиям, но потому они и дороже керамических аналогов.

Как уже отмечал, нейтрализатор с керамическим монолитом очень чувствителен к ударам, поэтому его нельзя ронять или использовать ударный инструмент при работе с системой. А чтобы избежать отложения жиров, запрещено касаться руками рабочей поверхности датчика кислорода. Нельзя проверять наличие искры снятием наконечника с какой-нибудь свечи зажигания или использовать нештатные свечи, а также проверять эффективность работы цилиндров методом отключения искры мотортестером. Эти действия могут вызвать попадание несгоревшего топлива в катализатор, о последствиях чего сказано выше.

Плюсы и минусы

Первый и основной плюс этого приспособления – практически полная нейтрализация наивреднейших (учитывая их суммарную концентрацию и токсичность) компонентов отработанных газов. Второй плюс состоит в том, что автопроизводители без дополнительных затрат на усовершенствование серийных двигателей, установив нейтрализатор и системы управления топливоподачей с лямбда-зондом, могут продолжать выпуск автомобилей, которые полностью отвечают жестким нормам токсичности отработанных газов, например, Евро-2 и даже Евро-3.

Но есть у нейтрализатора и минусы. Один из существенных его недостатков – низкая надежность, и не только из-за хрупкости керамического монолита, но также из-за отказа вследствие нарушения правил экплуатации, и даже когда эти правила не нарушаются. По данным обследований, быстрее катализаторы ломаются в условиях городской езды с частыми запусками двигателя и короткими пробегами. А также – при устойчивом высокоскоростном движении на магистралях. В первом случае нейтрализатор просто-напросто забивается топливом и копотью, ведь при каждом запуске он должен прогреться до рабочей температуры, а на это нужно время. Во втором – от перегревания.

У нас редкий автомобиль долго проработает с системой нейтрализации, учитывая состояние дорог, обеспеченность неэтилированным бензином и качество этого бензина, равно как и профессиональную и экологическую сознательность водителей и ремонтников. Эта дорогая, но не «долгоиграющая» система действует в автомобиле до появления первых проблем. А потом, как правило, монолит выбивается из корпуса и его просто выбрасывают.

Логика подобных «мер» понятна: во-первых, это значительно дешевле, быстрее и проще, чем искать, договариваться и ждать, пока привезут новый нейтрализатор; во-вторых, эти действия не повлекут для автовладельца никаких негативных последствий, потому что практически все иномарки с исправной системой впрыска бензина укладываются в действующий ныне ГОСТ (чего, к сожалению, не скажешь про многие СНГовские автомобили).

Так поступают у нас, а как у «них», где и нормы на токсичность более жесткие, и газоаналитический контроль налажен, и деньги у народа водятся, и дороги в порядке, и сервис на высоте? Там, если нейтрализатор вышел из строя, его просто заменяют, чтобы избежать слишком высоких штрафов за повышенную токсичность. Кстати, заменяют тоже не всегда обоснованно, потому что и у них не каждая СТО имеет полный комплект необходимого оборудования и соответствующих деталей. Недовольство потребителей, возникающее в связи с этим, повышает спрос на машины без нейтрализаторов. Это автомобили с газовыми, дизельными и газо-дизельными двигателями, а также с непосредственным впрыском бензина, и другие, укладывающиеся в нормы Евро-3 без нейтрализаторов.

Обзор управления температурой каталитических нейтрализаторов для снижения выбросов двигателя при холодном запуске и прогреве

https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.10.037Получить права и содержание

Основные моменты

Управление температурой подробно проанализированы методы каталитических нейтрализаторов.

Методы, основанные на контроле параметров двигателя, приводят к значительным расходам топлива.

Дополнительные нагревательные устройства позволяют гибко впрыскивать тепло.

Реферат

Каталитические нейтрализаторы снижают выбросы моноксида углерода, углеводородов, оксидов азота и твердых частиц из двигателей внутреннего сгорания и позволяют соблюдать все более строгие нормы выбросов. Однако у каталитических нейтрализаторов возникают проблемы с отключением зажигания во время холодного запуска и прогрева. В этой статье содержится обзор литературы по терморегулированию катализаторов, целью которой является значительное сокращение времени зажигания и концентрации выбросов с помощью соответствующих методов нагрева.В частности, легко реализуемы методы, основанные на контроле параметров двигателя, поскольку они не требуют дополнительных нагревательных устройств. Они обладают хорошими характеристиками с точки зрения сокращения времени зажигания катализатора, но влекут за собой большие потери топлива из-за потерь тепла и несгоревшего топлива. Другие методы управления температурой, например, основанные на горелках, риформинг-установках и катализаторах с электрическим нагревом, предполагают установку дополнительных устройств, но допускают гибкость в расположении и интенсивности впрыска тепла, что может эффективно снизить потери тепла в выхлопной трубе.Материалы, аккумулирующие тепло, уменьшают время зажигания катализатора, концентрацию выбросов и расход топлива, но они не эффективны, если двигатель остается выключенным в течение длительного периода времени. Основная рекомендация этого обзора заключается в том, что следует разработать комплексные и более совершенные стратегии управления температурным режимом, чтобы сократить время выключения без значительных потерь энергии.

Ключевые слова

Выбросы двигателя внутреннего сгорания

Холодный старт

Прогрев

Отключение катализатора

Терморегулирование каталитических нейтрализаторов

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2018 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Диагностика проблем с каталитическим нейтрализатором | Выхлопные системы Walker

С помощью инфракрасного термометра проверьте температуру переднего и заднего приварных колец преобразователя, чтобы убедиться, что преобразователь «загорелся». В зависимости от их размеров, большинство конвертеров начинают светиться при температуре около 350 ° F и полностью освещаются при температуре около 500 ° F.

В нормальных условиях заднее приварное кольцо может достигать температуры, которая на 150 ° F выше, чем переднее приварное кольцо.Если заднее сварное кольцо нагревается до температуры более чем на 150 ° F выше, чем переднее сварное кольцо, у двигателя могут быть проблемы с выбросами.

  • Имейте в виду, что температура заднего сварного кольца преобразователя напрямую зависит от объема работы, выполняемой преобразователем. Следовательно, повышенные температуры могут указывать на проблему с выбросами.
  • Если заднее сварочное кольцо значительно холоднее переднего, возможно, преобразователь не горит. Это может указывать на неисправность преобразователя или неправильную выхлопную смесь, что является признаком основной проблемы с выбросами.
  • Обычно температура преобразователя не превышает 1200 ° F на правильно работающем двигателе. Периодическая работа при температуре выше 1600 ° F может отрицательно повлиять на покрытие из драгоценных металлов на подложке, снижая его эффективность. Избыточные температуры могут снизить срок службы преобразователя или, если он достаточно высок, разрушить матирование преобразователя или подложку.
  • Поврежденное матовое покрытие и оплавление основания обычно возникают при температурах, превышающих 1700 ° F. Можно проверить наличие трещин на подложке или поврежденного покрытия, постучав по корпусу преобразователя.Резиновым молотком «постучите» по корпусу, выслушивая незакрепленные детали.
  • Обесцвечивание скорлупы бронзово-синей радугой обычно указывает на повышенную температуру. Если преобразователь снят, посмотрите сквозь подложку, чтобы увидеть, не расплавились ли небольшие проходы или нет. На самом деле субстрат может казаться нормальным с обоих концов, так как субстрат плавится внутри.

Повышение низкотемпературных характеристик каталитических нейтрализаторов

Атомно-дисперсные частицы, наблюдаемые на Pd / La-оксиде алюминия.Изображения получены на Titan G2 STEM в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.

(Phys.org) — Ядовитые выбросы транспортных средств, такие как окись углерода и несгоревшие углеводороды, химически превращаются в доброкачественные соединения, такие как двуокись углерода (CO2) и вода, с помощью каталитических нейтрализаторов. Хотя каталитические нейтрализаторы представляют собой ценную технологию, они также дороги. Для снижения затрат проводятся эксперименты по уменьшению количества платины (Pt) и замене палладия (Pd) в конвертерах.Усовершенствованный источник фотонов (APS) Управления науки Министерства энергетики США сыграл роль в исследовании, которое указывает на то, что катализатор Pd / лантан (La) -оксид алюминия может привести к созданию менее дорогого катализатора с улучшенным низкотемпературным монооксидом углерода (CO). реакционная способность окисления.

Каталитические нейтрализаторы, устанавливаемые на автомобилях с двигателями внутреннего сгорания и дизельными двигателями, преобразуют токсичные побочные продукты сгорания в менее токсичные соединения. В двухсторонних конвертерах (сжигание обедненной смеси), используемых в основном в дизельных двигателях, CO и частично сгоревшие углеводороды окисляются над катализатором Pt или Pd с образованием CO2 и воды. Кроме того, трехходовые (стехиометрические) преобразователи, используемые в двигателях внутреннего сгорания, также восстанавливают оксиды азота до азота. Это чрезвычайно полезно, поскольку закись азота в 300 раз более эффективна как парниковый газ, чем CO2. Поскольку выхлопные газы дизельных двигателей холоднее, чем выхлопы бензиновых двигателей, двусторонний катализатор должен работать при низких температурах, а также выдерживать тяжелые экзотермические реакции при регенерации сажевого фильтра в катализаторе.

Катализаторы окисления и восстановления в каталитических нейтрализаторах содержат драгоценные металлы, особенно дорогие металлы платиновой группы Pt и Pd; сплав Pt-Pd более эффективен, чем любой металл по отдельности. Чтобы снизить затраты, производители стараются минимизировать необходимое количество катализатора или использовать менее дорогие катализаторы. Высокая стоимость Pt привела к исследованиям по определению гидротермальной стабильности Pd без добавления Pt, особенно с носителем из La-оксида алюминия.

Исследователи из Университета Нью-Мексико и Аргоннской национальной лаборатории смоделировали катализаторы окисления дизельного топлива с помощью 2.5% Pd и испытан на двух разных препаратах, один только с оксидом алюминия, а другой — с оксидом алюминия, стабилизированным La. Каждый катализатор прокаливают до 500 ° C для окисления Pd до PdO, а затем охлаждают до комнатной температуры. Когда температуру повышали до 140 ° C в присутствии CO, PdO восстанавливался до металлического Pd. Результаты экспериментов были проанализированы с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии (XAS) и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье с диффузным отражением (DRIFTS) на канале X-ray Science Division 9-BM в усовершенствованном источнике фотонов Аргоннской национальной лаборатории.

(a) Координационные числа и (b) расстояния связи путей Pd-O и Pd-Pd для 2,5% катализаторов, как определено путем подгонки ab initio к спектрам EXAFS, полученным на APS.

Для катализатора Pd-оксид алюминия абсорбция CO оказалась необратимой, поскольку катализатор мало реагировал с кислородом. В случае оксида алюминия, стабилизированного La, катализатор Pd был более реактивным по отношению к кислороду и имел более высокую конверсию CO; Окисление CO началось при более низкой температуре, около 100 ° C.Pd стал окисляться, когда газовая фаза была переключена с чистого CO на стехиометрическую реакционную смесь, и наблюдалось уменьшение покрытия поверхности CO.

Добавление La к катализатору имело два эффекта. Во-первых, Pd образовывал мелкие частицы и кластеры, что увеличивало дисперсию Pd с 17% до 26%.Увеличение дисперсии частично отвечает за улучшенную конверсию CO.

Во-вторых, окислительно-восстановительная реакция более вероятна при низкой температуре, поэтому Pd менее подвержен отравлению CO. Частота смены циклов при 140 ° C улучшилась в 5 раз, отчасти благодаря окислительно-восстановительным свойствам катализатора Pd / La-оксид алюминия.

В каталитических нейтрализаторах сплав Pt-Pd более стабилен, более реактивен и менее подвержен старению, чем только металлическая Pt. Добавление Pd в сплав снижает стоимость, поэтому важна гидротермальная стабильность Pd.Использование одновременных XAS и DRIFTS в этом исследовании приводит к лучшему пониманию эффектов добавления La к катализаторам на основе Pd в каталитических преобразователях для повышения эффективности и снижения затрат на двусторонние каталитические преобразователи, используемые для дизельных двигателей.


Новый каталитический нейтрализатор может снизить расход топлива и затраты на производство автомобилей
Дополнительная информация: Джейсон Р. Годе, Эндрю де ла Рива, Эрик Дж. Петерсон, Труди Болин и Абхая К. Дати, «Улучшенная характеристика низкотемпературного окисления CO для Pd, нанесенного на La-стабилизированный оксид алюминия», ACS Catal. 3, 846 (2013). DOI: 10.1021 / cs400024u Предоставлено Аргоннская национальная лаборатория

Ссылка : Повышение низкотемпературных характеристик каталитических нейтрализаторов (30 января 2014 г.) получено 28 ноября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2014-01-low-temperature -cattic. html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Что происходит, когда машина заводится на морозе? — ScienceDaily

Во время холодного запуска двигатель автомобиля выделяет гораздо больше твердых частиц и других загрязняющих веществ, чем в теплых условиях.Это связано с тем, что холодный каталитический нейтрализатор гораздо менее эффективен при низких температурах выхлопных газов. Так каков ответ? Разогрейте машину микроволнами. Ученые Empa разработали первый микроволновый преобразователь нагрева для легковых автомобилей.

Двигатели внутреннего сгорания в настоящее время снова и снова подвергаются обстрелам. Первой проблемой была дизельная сажа, но ее можно было решить с помощью сажевых фильтров. Затем, опять же, с дизельным двигателем, в центре внимания оказались вредные оксиды азота, с которыми (предположительно) справились с помощью сложных систем доочистки выхлопных газов.Что, как правило, остается без внимания в дебатах о дизельном топливе: бензиновые двигатели также способствуют выбросу твердых частиц в городах, особенно в местах, где многие двигатели запускаются из холодного состояния. 90 процентов всех загрязняющих веществ образуются в первые минуты после холодного пуска современного бензинового двигателя.

Или иначе: первые 500 метров дороги загрязняют воздух не меньше, чем следующие 5000 километров, при условии, что машина будет двигаться без остановок. Каталитические нейтрализаторы, которые максимально быстро нагреваются или, что еще лучше, уже эффективно очищают выхлопные газы во время первых оборотов двигателя, жизненно важны для дальнейшего значительного улучшения качества воздуха.Потис Димопулос Эггеншвилер, специалист по очистке выхлопных газов в лаборатории технологий автомобильной трансмиссии Empa, и его команда в течение последних двух лет работали над решением проблемы холодного пуска. Благодаря разработанной системе ожидается значительное снижение загрязнения воздуха в городских районах, учитывая высокую частоту холодных запусков и небольшие пройденные расстояния. Проект финансируется Швейцарским национальным научным фондом (SNSF) и Федеральным управлением по окружающей среде (FOEN).

Свойства теплопередачи каталитического нейтрализатора должны быть адаптированы для обеспечения быстрого нагрева до 300 градусов Цельсия с использованием как можно меньшего количества энергии. В конце концов, эта энергия должна поступать от системы электроснабжения автомобиля. Dimopoulos Eggenschwiler предлагает структуру с открытыми порами и специальным покрытием, которое можно нагреть с помощью небольшого микроволнового передатчика в течение десяти секунд — так же, как домашняя микроволновая печь. Еще в 2012 году команда Empa уже разработала особенно эффективный каталитический нейтрализатор: керамическую отливку из пенополиуретана, которая более эффективно закручивает выхлопные газы и создает меньшее противодавление, чем каталитический нейтрализатор с его традиционной сотовой структурой.

Керамика от 3D-принтера

Катализатор на основе пены затем породил следующую идею: многогранная сетчатая структура, сделанная из тонких керамических распорок, для достижения высокой конверсии загрязняющих веществ требуется лишь небольшое количество драгоценного металла. «Прежде всего, мы искали идеальную структуру на компьютере, — говорит Димопулос Эггеншвилер. «Структура, которая быстро нагревается, ускоряет химические реакции и как можно меньше препятствует потоку газа. Затем мы приступили к воссозданию структуры в керамике.«Специалисты Scuola Universitaria Professionalale della Svizzera italiana (SUPSI) в Лугано сконструировали решетку, разработанную на компьютере, с использованием стереолитографии, своего рода трехмерной печати из жидкостей и ультрафиолетового света. Затем эксперты Empa покрыли керамику карбидом кремния и оксидом циркония. оксид алюминия и активные вещества-катализаторы, состоящие из платины, родия и палладия. EngiCer SA, компания из Тичино, взяла на себя производство первой небольшой серии и заявила о своей заинтересованности в увеличении мощности, если рыночный спрос будет достаточно высоким.Также на борту находится швейцарский производитель катализаторов HUG Engineering AG.

Ожидания оправдались

Вероятно, первый в мире каталитический нейтрализатор выхлопных газов, напечатанный на 3D-принтере, оправдал ожидания в ходе полевых испытаний: в выхлопе модельного газового реактора Empa кот в форме многогранника фактически очищал загрязняющие вещества даже более эффективно, чем катализатор на основе пены 2012 года. После успешных первоначальных лабораторных испытаний с использованием небольших моделей кошек, исследователи теперь обсуждают с промышленными партнерами возможность интегрировать один из этих каталитических нейтрализаторов в полном размере в тестовый автомобиль.В настоящее время разрабатывается первое приложение для тестирования этих новых разработок на динамометре, а также на дороге на реальном автомобиле.

Следующим шагом компании Dimopoulos Eggenschwiler будет внедрение микроволнового нагрева. «Важно, чтобы мы не нагревали всю керамическую конструкцию», — говорит он. «Мы хотим нагреть только некоторые сегменты каталитического нейтрализатора микроволнами, которые генерируются драгоценным аккумулятором. Как только начнутся химические реакции, все остальные части сами нагреются.«По словам специалиста по выхлопным газам, от одного до двух киловатт можно легко отвести от аккумуляторной батареи транспортного средства в течение 10-20 секунд». Этого должно быть достаточно. «Как только двигатель заработает, выхлопные газы и химические реакции в Каталитический нейтрализатор вырабатывает достаточно тепла для поддержания высоких температур, после чего микроволновую печь можно выключить. Таким образом, выбросы при холодном запуске могут скоро уйти в прошлое.

Коробка: Частицы на завтрак

Твердые частицы в центрах городов возникают не только из-за дизельных автомобилей без фильтров; бензиновые автомобили тоже играют роль — особенно при холодном запуске.Группе исследователей во главе с Андре Прево из Института Поля Шеррера (PSI) удалось продемонстрировать, как эти мелкие частицы развиваются в так называемой камере для смога. Исследователи собирали выхлопные газы тестовых автомобилей в раздувной камере объемом 12 кубометров с прозрачными стенками из тефлоновой пленки. Внутри выхлопные газы автомобиля смешиваются с окружающим воздухом и облучаются ультрафиолетовыми лампами в течение нескольких часов, чтобы имитировать солнечный день. «Свежий» выхлопной газ теперь превращается в различные вещества: частицы соли, такие как нитрат аммония, и так далее.Несгоревшие углеводороды окисляются в воздухе и образуют «вторичные» частицы, влияние которых на окружающий воздух подробно изучается учеными. В некоторые дни таким образом может образовываться до 90 процентов загрязнений мелкой пылью.

История Источник:

Материалы предоставлены Empa . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Что вызывает отказ каталитических нейтрализаторов? — Новости

Поскольку на каталитическом нейтрализаторе нет движущихся частей, можно было бы ожидать, что они будут достаточно прочными и долговечными, и это так, но, несмотря на все достижения в технологии каталитических нейтрализаторов, они все равно не работают.В компании Viper Motorsports в Уэтерфорде, штат Техас, мы устанавливаем сменные каталитические нейтрализаторы почти каждый день. Часто неисправность каталитического нейтрализатора является признаком неисправности в другом месте автомобиля.

Крайне важно, чтобы вы устранили проблему, которая привела к отказу OEM-катализатора, потому что, если вы этого не сделаете, эта же проблема, скорее всего, приведет к повреждению и заменяющего нейтрализатора. Гарантия на новый каталитический нейтрализатор не распространяется на повреждения, перечисленные ниже.

Если каталитический нейтрализатор, установленный на заводе, нуждается в замене, одна из перечисленных ниже проблем, скорее всего, способствовала его выходу из строя.

Требуется настройка двигателя
Двигатели, нуждающиеся в обслуживании, и более старые двигатели, которые сжигают масло из-за изношенных стенок цилиндров, заедания колец и изношенных направляющих клапанов, будут производить побочные продукты, которые могут загрязнять преобразователь. Когда двигатель работает за пределами надлежащих технических характеристик, это может привести к износу и повреждению каталитического нейтрализатора, а также самого двигателя.Неправильная топливно-воздушная смесь, неправильный выбор времени или пропуски зажигания в свечах зажигания могут привести к выходу из строя каталитического нейтрализатора или к худшему.

Плохие свечи зажигания или провода свечей зажигания
Свечи зажигания, которые не срабатывают или пропускают зажигание, вынуждают несгоревшее топливо попасть в выхлопную систему. Поскольку каталитический нейтрализатор сильно нагревается, это несгоревшее топливо может воспламениться внутри нейтрализатора и привести к частичному или полному расплавлению керамического катализатора.

Попадание масла или антифриза в выхлопную систему.
Когда масло или антифриз попадает в выхлопную систему, образуется густой углерод и сажа, которые покрывают и в конечном итоге забивают воздушные каналы в керамическом сотовом катализаторе преобразователя. Это вызывает две отдельные проблемы. Во-первых, эти углеродистые отложения мешают каталитическому нейтрализатору выполнять свою работу по удалению вредных выбросов в потоке выхлопных газов. Во-вторых, когда поры керамического катализатора закупориваются, поток выхлопных газов ограничивается, что увеличивает противодавление. Это приводит к накоплению тепла и выхлопных газов внутри двигателя.Создаваемое избыточное противодавление может фактически вызвать внутреннее повреждение двигателя. Ваш двигатель может фактически втягивать сгоревшие выхлопные газы обратно в камеры сгорания и снижать эффективность следующего цикла сжигания, вызывая потерю мощности и перегрев компонентов двигателя. Изношенные поршневые кольца, неисправные прокладки, неисправные уплотнения клапанов или даже деформированные детали двигателя — все это возможные причины этой проблемы.

Несгоревшее топливо попадает в выхлопную систему.
В идеале топливо, которым питается ваш автомобиль, сжигается в камере сгорания.Любое топливо, которое проходит через камеру сгорания несгоревшим, попадает в выхлопную систему и может воспламениться, когда достигнет каталитического нейтрализатора. Это может привести к перегреву преобразователя, выходящему за пределы его нормального рабочего предела. и вызвать расплавление. Возможные причины — неправильная топливная смесь, неправильное время, плохие свечи зажигания, неисправный кислородный датчик, заедание поплавка, неисправная топливная форсунка или неисправный обратный клапан.

Датчик кислорода не работает должным образом.
Если ваш кислородный датчик не работает должным образом, он может отправлять неверные показания выхлопных газов на компьютер автомобиля.Ошибочные показания датчика могут привести к неправильному (слишком богатому или слишком бедному) состоянию топливной смеси. Слишком богатая смесь, катализатор может расплавиться из-за горения топлива внутри нейтрализатора. Слишком бедная смесь — конвертер не сможет служить своей цели, превращая углеводороды в безопасные элементы. Это может привести к тому, что ваш автомобиль не пройдет проверку на выбросы во время ежегодного государственного техосмотра.

Дорожное / структурное повреждение
Сота катализатора внутри каталитического нейтрализатора состоит из легкого, тонкостенного, хрупкого керамического материала.Он завернут в плотный теплоизоляционный коврик. Этот коврик удерживает катализатор на месте и обеспечивает некоторую защиту от повреждений. Однако сломанные подвески выхлопных газов, езда по бездорожью, выбоины, лежачие полицейские или любые удары под автомобилем могут ударить по каталитическому нейтрализатору, что приведет к его поломке. После того, как керамические соты сломаны, осколки с грохотом разбиваются на более мелкие части. В результате поток выхлопных газов прерывается, а противодавление в выхлопной системе увеличивается, что приводит к накоплению тепла и потере мощности.Коррозия, термический удар, усталость металла, изломы под напряжением и снятая резьба датчика кислорода — это некоторые другие проблемы, которые могут потребовать замены каталитического нейтрализатора.

Короткие поездки
Если вы обычно совершаете только короткие поездки по городу на своем автомобиле и не ездите регулярно на большие расстояния, ваш каталитический нейтрализатор может быть недостаточно горячим, чтобы полностью сжечь углеводороды. Чтобы предотвратить засорение каталитического нейтрализатора, время от времени совершайте поездки по шоссе на 15 или более минут.Это позволит выхлопным газам достаточно нагреться и сжечь все отложения, накопившиеся в каталитическом нейтрализаторе.

Если ваш каталитический нейтрализатор нуждается в замене, обратитесь к профессиональным специалистам по выхлопу в Viper Motorsports в Уэтерфорде, штат Техас. Мы заменим ваш старый преобразователь и проверим его, чтобы определить первопричину неисправности. Мы также можем помочь вам решить основную проблему. (817) 609-8001

Категории: | Количество просмотров: (76062) | Возврат

OBDII

Выхлоп



Выхлопной и каталитический нейтрализатор

Система выпуска и каталитического нейтрализатора предназначена для безопасного отвода выхлопных газов от двигателя, снижения шума двигателя, снижения выбросов из выхлопной трубы и поддержания оптимальной топливной эффективности.Эти газы могут нанести вред вам и окружающей среде, если с ними не обращаться должным образом. Убедитесь, что в передней части выхлопной системы нет отверстий, которые могут привести к плохому контролю за выбросами. И убедитесь, что выхлопные газы не попадают в салон, где они могут вызвать у вас серьезные проблемы, включая головокружение, головокружение и даже смерть.

Система выпуска и каталитического нейтрализатора обычно не содержит движущихся частей, однако система чрезвычайно важна для активного контроля за выбросами загрязняющих веществ.Коллектор и трубопровод выхлопной системы уносят газы, образующиеся при сжигании топлива и воздуха в камере сгорания двигателя. Датчик кислорода, датчик обратной связи системы управления двигателем, расположенный в передней части выхлопного потока, измеряет, насколько эффективно топливо и воздух сжигались в камере сгорания.

Благодаря точному контролю сигнала датчика кислорода система управления двигателем чрезвычайно быстро регулирует количество топлива, подаваемого в камеру сгорания, обеспечивая максимальную эффективность использования топлива и создавая смесь выхлопных газов, оптимизированную для очистки каталитическим нейтрализатором.Выхлопные газы проходят через каталитический нейтрализатор, где вредные компоненты выхлопных газов: оксиды азота, углеводородов и монооксидов углерода (NOx, HC и CO) превращаются в безвредную воду и диоксид углерода (h3O и CO2).

Когда преобразованные выхлопные газы покидают каталитический нейтрализатор, они проходят через другой кислородный датчик, который сигнализирует системе управления двигателем, насколько эффективно каталитический нейтрализатор смог очистить вредные загрязнители выхлопных газов. Оттуда выхлопные газы проходят через стандартные компоненты выхлопной системы, включая глушитель (глушители), резонатор (ы), трубы и выхлопные трубы.Давайте подробнее рассмотрим некоторые компоненты выхлопных газов и каталитического нейтрализатора и их функции, в том числе то, как каталитический нейтрализатор изменяет химический состав выхлопных газов.


Обзор выбросов выхлопных газов

Выхлопные газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы состоят из относительно безвредных атомов. С помощью химии и технологии катализаторов мы можем разделить молекулы после того, как они покинут зону сгорания автомобиля, на безвредные частицы, прежде чем они будут выброшены в воздух.Эти процессы происходят внутри горячего каталитического нейтрализатора.

Катализатор — это просто химическое вещество, которое ускоряет химическую реакцию, не меняя ее и не расходуя в процессе. В каталитическом нейтрализаторе задача катализатора — ускорить расщепление вредных молекул. Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла, такого как палладий или родий.

В каталитическом нейтрализаторе работают два различных типа катализатора: катализатор восстановления и катализатор окисления.Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором, обычно платиной, родием и / или палладием. Идея состоит в том, чтобы создать структуру, которая подвергает максимальную площадь поверхности катализатора потоку выхлопных газов, а также минимизирует необходимое количество катализатора.

Автомобили OBD II оснащены трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами. Это относится к трем регулируемым выбросам, которые он помогает снизить. Катализатор восстановления — это первая ступень каталитического нейтрализатора.В нем используются платина и родий, чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 контактирует с катализатором, катализатор вырывает атом азота из молекулы и удерживает его, высвобождая кислород в форме O2. Атомы азота связываются с другими атомами азота, которые также прилипают к катализатору, образуя N2. Например: 2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2 2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2. Катализатор окисления — это вторая ступень каталитического нейтрализатора. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и окиси углерода, сжигая их над платиновым и палладиевым катализатором.Этот катализатор способствует реакции CO и углеводородов с оставшимся кислородом в выхлопных газах. Например: 2CO + O2 => 2CO2.


Выпускной коллектор

Выпускной коллектор прикрепляется к головке блока цилиндров и забирает выхлопные газы из каждого цилиндра и объединяет их в одну трубу. Коллектор традиционно изготавливали из чугуна. Новые коллекторы могут быть изготовлены из нержавеющей стали, стали или алюминия. Для большинства конфигураций с рядным цилиндром имеется только один выпускной коллектор.На двигателях с V-цилиндровым расположением цилиндров, типичных для двигателей V-6 и V-8, обычно имеется один выпускной коллектор на ряд цилиндров. Выпускные коллекторы работают в экстремальных условиях с быстрыми изменениями температуры, которые могут вызвать растрескивание или ослабление прокладок и соединительных соединений, что приведет к утечке выхлопных газов.

В некоторых выпускных коллекторах датчик кислорода перед каталитическим нейтрализатором или датчик кислорода перед каталитическим нейтрализатором ввинчивается в центральное место, которое подвергает наконечник датчика кислорода воздействию смеси газов из всех цилиндров.Если эта конструкция используется на двигателях V-6 или V-8, в каждом коллекторе будет датчик кислорода.


Каталитический нейтрализатор

Эта деталь, похожая на глушитель, преобразует вредные угарный газ и углеводороды в водяной пар и углекислый газ. Некоторые конвертеры также уменьшают вредные оксиды азота. Преобразователь устанавливается между выпускным коллектором и глушителем.

Каталитический нейтрализатор представляет собой большой металлический контейнер цилиндрической формы, расположенный в потоке выхлопных газов рядом с двигателем.Впускная труба преобразователя соединена с двигателем и пропускает горячие загрязненные выхлопные газы из цилиндров двигателя. Выход преобразователя подключен к выхлопной трубе. Когда газы из двигателя проходят через катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, разлагающие загрязняющие газы и превращающие их в другие газы, которые можно безопасно вернуть в атмосферу.

Температура, при которой каталитический нейтрализатор начинает работать, составляет около 600 градусов по Фаренгейту, при нормальном рабочем диапазоне около 1400 градусов по Фаренгейту.При добавлении несгоревшего топлива в выхлопные газы рабочая температура преобразователя может сильно возрасти. Если температура достигает 2000 градусов по Фаренгейту или выше, керамические соты начинают разрушаться и ослабевать, а металлы катализатора могут плавиться. Это ускоряет процесс старения и приводит к снижению эффективности преобразователя. Когда эффективность преобразователя снизилась до точки, при которой транспортное средство может превышать предел загрязнения, PCM включает лампу проверки двигателя и устанавливает диагностический код неисправности.

Неустраненный перегрев является основной причиной засорения каталитического нейтрализатора. Основной причиной здесь часто является засорение свечей зажигания или пропуск зажигания.


Датчик кислорода (перед или перед катализатором)

Все автомобили, оборудованные системой OBD II, используют кислородный датчик для измерения количества кислорода в выхлопных газах. Датчик сообщает компьютеру управления двигателем (PCM), если топливная смесь горит богатой (меньше кислорода) или бедной (больше кислорода).PCM постоянно смотрит на напряжение датчика, чтобы определить, является ли смесь богатой или бедной, и регулирует количество топлива, поступающего в двигатель, чтобы получить правильную смесь для максимальной экономии топлива и низких выбросов. Датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе или рядом с ним в передней выхлопной трубе.

Датчик кислорода должен быть горячим (600 градусов по Фаренгейту), прежде чем он выдаст надежный сигнал напряжения. Горячие выхлопные газы обеспечивают достаточно тепла, чтобы довести датчик кислорода до рабочей температуры в некоторых рабочих условиях, но не во время других условий, таких как холодный запуск или холостой ход.В это время PCM не использует сигнал датчика кислорода для регулировки топливной смеси. Обычно это приводит к богатой топливной смеси, потраченному впустую топливу и более высоким выбросам. Из-за этих проблем в автомобилях, совместимых с OBD II, в основном используются подогреваемые кислородные датчики.

Подогреваемые кислородные датчики имеют внутреннюю цепь нагревателя, которая доводит датчик до рабочей температуры быстрее, чем ненагреваемый датчик. Нагреватель доводит датчик до рабочей температуры в течение от 20 до 60 секунд в зависимости от датчика, а также поддерживает датчик кислорода в горячем состоянии, даже когда двигатель работает на холостом ходу в течение длительного периода времени.

Когда сигнал датчика кислорода или цепь нагревателя разрываются, замыкаются или выходят за пределы допустимого диапазона, PCM обычно устанавливает диагностический код неисправности (DTC) и включает лампу проверки двигателя. Тем не менее, кислородные датчики считаются предметами технического обслуживания, которые выходят из строя в результате использования, и их следует заменять в соответствии с рекомендованными производителем интервалами или при обнаружении их неисправного состояния. Дефектный датчик может продолжать работать достаточно хорошо, чтобы не устанавливать код неисправности, но недостаточно хорошо, чтобы предотвратить увеличение выбросов и расхода топлива.

Эффективность кислородного датчика имеет тенденцию к снижению с возрастом, поскольку загрязнения накапливаются на наконечнике датчика и постепенно снижают его способность производить напряжение или быстрые изменения напряжения. Такое ухудшение может быть вызвано различными веществами, попадающими в выхлопные газы, такими как свинец, силикон, сера, масляная зола и даже некоторые топливные присадки. Принято считать, что трех- и четырехпроводные датчики O2 с подогревом в приложениях с середины 1980-х до середины 1990-х годов следует менять каждые 60000 миль, а рекомендуемый интервал замены для 1996 года и более новых автомобилей, оборудованных OBDII, составляет 100000 миль.


Датчик кислорода (ниже по потоку или после катушки)

На автомобилях, оборудованных OBD ​​II, один или два дополнительных кислородных датчика устанавливаются в каталитическом нейтрализаторе или за ним для контроля эффективности преобразователя. Для каждого нейтрализатора будет установлен один датчик кислорода после каталитического нейтрализатора, если двигатель имеет двойные выхлопные трубы с отдельными преобразователями.

Нижний кислородный датчик работает так же, как верхний кислородный датчик в выпускном коллекторе.Датчик вырабатывает напряжение, которое изменяется при изменении количества несгоревшего кислорода в выхлопных газах. Сигнал высокого или низкого напряжения сообщает PCM, что топливная смесь богатая или бедная.

PCM контролирует эффективность преобразователя, сравнивая сигналы датчика кислорода на входе и выходе. Если преобразователь выполняет свою работу и снижает количество загрязняющих веществ в выхлопных газах, нижний кислородный датчик должен показывать небольшую активность. Если сигнал нижнего кислородного датчика начинает отражать сигнал верхнего кислородного датчика, это означает, что эффективность преобразователя упала и преобразователь не очищает загрязняющие вещества в выхлопных газах.Когда эффективность преобразователя, похоже, снизилась до точки, при которой транспортное средство может превышать предел загрязнения, PCM включает лампу проверки двигателя и устанавливает диагностический код неисправности.


Глушитель

Глушитель снижает выхлоп до приемлемого уровня. Помните, что процесс горения — это серия взрывов, которые создают много шума. В большинстве глушителей используются перегородки, которые отражают выхлоп, рассеивая энергию и уменьшая шум.В некоторых глушителях также используется уплотнение из стекловолокна, которое поглощает звуковую энергию при прохождении газов. Внутри глушителя вы найдете обманчиво простой набор трубок с несколькими отверстиями в них. Эти трубки и камеры на самом деле настроены так же тонко, как музыкальный инструмент. Они предназначены для отражения звуковых волн, производимых двигателем, таким образом, чтобы они частично гасились.


Выхлопная труба

Выхлопная труба — это последняя часть выхлопной трубы в системе, которая выходит в открытую атмосферу.Обычно выхлопная труба крепится к выходной стороне глушителя.

Эволюция каталитических нейтрализаторов | Особенность

Короче
  • Хотя проблема росла, потребовалось много лет, чтобы принять законы против загрязнения воздуха
  • Современное законодательство ставит новые задачи при разработке катализаторов

Проблема смога

Уже в 1940-х и 1950-х годах качество воздуха во многих крупных городах мира ухудшилось до такой степени, что необходимо было найти решение.Основным источником этого загрязнения являются фотохимический смог и низкий уровень озона, вызванные загрязнителями, выбрасываемыми автотранспортными средствами.

Для решения этой проблемы в середине 1970-х годов, первоначально в Калифорнии, автомобили были оснащены каталитическими нейтрализаторами для удаления загрязняющих веществ и улучшения качества воздуха, несмотря на некоторое сопротивление со стороны автомобильной промышленности. Постепенно использование каталитических нейтрализаторов распространилось по всему миру.

В последнее время рост популярности дизельных транспортных средств и введение законодательства, охватывающего более широкий спектр типов транспортных средств, привели к новым проблемам, и, поскольку мы смотрим в будущее, ожидаются новые проблемы.

Историческое загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха — не новая проблема для человеческой цивилизации. На самом деле, в елизаветинские времена ведьмы Шекспира, а также поощряли убийство Макбета, также прокомментировали качество воздуха:

ярмарка — это фол, а фол — справедливый: парить в тумане и грязном воздухе.

Еще до этого, в 1306 году, Эдуард I ввел закон о загрязнении воздуха, запрещающий сжигание определенных видов угля для улучшения качества воздуха, в результате чего одна бедняга, нарушившая это правило, была казнена без промедления.

Совсем недавно, после промышленной революции, было зарегистрировано множество сообщений о загрязнении воздуха, которое серьезно сказывается на населении мира и здоровье человека. Особо следует отметить эпизод смога в 1952 году в результате сжигания угля, в результате которого погибло около 4000 лондонцев, что привело к принятию парламентом Закона о чистом воздухе в 1956 году, который эффективно сократил сжигание угля.

Современное загрязнение воздуха

Сегодня к основным источникам загрязнения во всем мире по-прежнему относятся электростанции, работающие на угле или природном газе.Наибольшую озабоченность вызывают продукты сгорания двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине и дизельном топливе.

Эти вредные загрязнители включают окись углерода, несгоревшие углеводороды и твердые частицы (ТЧ) от неполного сгорания топлива. Также присутствуют оксиды азота, образующиеся в цилиндре двигателя при высокой температуре и давлении, и некоторые оксиды серы из серы, содержащейся в топливе и смазочных материалах.

Некоторые из этих химикатов токсичны сами по себе, но в сочетании могут образовывать неприглядный, ядовитый и смертельный фотохимический смог, например, в результате реакции диоксида азота с кислородом и углеводородами.

Долгое ожидание постановления

Первое признание потенциальной потребности в катализаторе для удаления загрязняющих веществ из бензиновых автомобилей было представлено в 1909 году, когда французский химик Мишель Френкель выступил на 7-м Международном конгрессе по прикладной химии в Лондоне. Он предложил «дополнительное сгорание в выхлопной трубе с помощью катализатора». 1 Эта идея примечательна тем, что прошло всего год после того, как Ford Model T был запущен в массовое производство.

Однако даже пророческому прозрению Френкеля предшествовал Закон о консолидации железнодорожных статей 1845 года, первые в мире правила, касающиеся выбросов от транспорта, в данном случае выбросов дыма от паровых двигателей в Англии.

Несмотря на эти ранние попытки привлечь внимание к влиянию транспортных выбросов на качество воздуха, мир ждал до 1975 года, когда США ввели правила, принудительно устанавливающие каталитические нейтрализаторы на бензиновые автомобили в попытке улучшить качество воздуха и ограничить образование фотохимических веществ. смог.

Ранние катализаторы

Первые устройства представляли собой относительно простые катализаторы окисления, состоящие из платины, нанесенной на мелкие частицы оксида алюминия, упакованные в металлический контейнер, приваренный к выхлопной трубе.Их роль заключалась в окислении несгоревших углеводородов и окиси углерода с помощью дополнительного воздуха, впрыскиваемого в выхлопные газы.

В качестве катализаторов была выбрана очень ценная и дорогая платина после долгих экспериментов с более дешевыми альтернативами. Платина более устойчива в выхлопных газах и менее подвержена отравлению соединениями серы, образующимися из серы в топливе.

Отравление свинцом

Основной проблемой, с которой столкнулись в первые дни, было отравление катализатора свинцом, добавленным в топливо для обеспечения плавной работы двигателя.Это была необходимость в катализаторах для транспортных средств, а также опасения по поводу воздействия свинца на здоровье человека, что привело к постепенному отказу от свинцовых добавок к топливу.

Позже катализаторы были нанесены на керамические сотовые монолитные конструкции ( рис. 1) . Сейчас они обычно изготавливаются из силиката магния и алюминия, называемого кордиеритом (2MgO.5SiO 2 .2Al 2 O 3 ). Они сами по себе инертны в каталитическом процессе и являются огромным технологическим прорывом по сравнению с предложением Френкеля 1909 года о горном льне или картоне!

Очистив выбросы углеводородов, из воздуха был немедленно удален один из ингредиентов фотохимического смога.Однако большинство автомобилей выделяют большие количества NO x , и это само по себе токсично.

Окисление CO над Pt / Pd:

2CO (г) + O 2 (г) → 2CO 2 (г)

Окисление углеводородов над Pt / Pd, например:

C 8 H 18 (г) + 12½O 2 (г) → 8CO 2 (г) + 9H 2 O (г)

НЕТ снижения (CO) над Rh:

2NO (г) + 2CO (г) → N 2 (г) + 2CO 2 (г)

Работа с NO

x

Следующим шагом была борьба с выбросами оксида азота (NO x ).Последовательно были установлены два катализатора:

.
  • Катализатор восстановления для удаления NO x
  • Катализатор окисления, как и раньше.

Двигатель был откалиброван для работы на богатой (избыточное топливо, чтобы обеспечить уменьшение подачи для удаления NO x ). Затем перед катализатором окисления был добавлен воздух — довольно громоздкий подход!

Будущие авансы

По-настоящему большой технологический прорыв произошел в 1980-х годах, когда было реализовано устройство, которое могло объединить все функции катализатора в одном катализаторе.Он был назван трехкомпонентным катализатором (TWC) и по сей день является основой контроля выбросов бензиновых автомобилей.

TWC включает платину или палладий для катализа реакций окисления и родий для восстановления NO x , что стало возможным благодаря ряду крупных технологических достижений, которыми автомобильная промышленность смогла воспользоваться:

  1. Замена карбюраторов системами электронного впрыска топлива, позволяющая поддерживать более точные смеси воздуха и топлива
  2. измерение уровня кислорода в выхлопных газах с помощью кислородных датчиков
  3. Микропроцессор
  4. для передачи информации от датчика кислорода (двигатель работает на обедненной / богатой смеси) в систему впрыска.

Эффективное сгорание

Эти достижения означали, что теперь стало возможным запускать бензиновый двигатель с точной стехиометрической смесью воздуха, используемого в качестве топлива для реакции сгорания.

Ранее двигатели работали либо на богатой (избыток топлива, т. Е. В восстановительных условиях), либо на обедненной смеси (избыток воздуха, т. Е. В окислительных условиях). Таким образом, двигатель постоянно пытается работать с идеальным соотношением воздуха, но поскольку регулирование соотношения воздух / топливо зависит от контура обратной связи, небольшие и быстрые колебания происходят по обе стороны от стехиометрического отношения.Таким образом, выхлоп циклически меняется от слегка обогащенного до слегка обедненного.

Для улучшения характеристик TWC в этих изменяющихся условиях также добавляется оксид церия. Оксид церия легко может переключаться между состояниями окисления, обеспечивая кислород в слегка богатых условиях и способствуя восстановлению, когда выхлоп немного обеднен.

2CeO 2 + CO → Ce 2 O 3 + CO 2

Ce 2 O 3 + ½O 2 → 2CeO 2

Если не считать постепенных технических достижений, направленных на соблюдение ужесточающихся правил, это был бы почти конец истории, и за последние два десятилетия было написано много о трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах. 3 Но в последние годы растет озабоченность по поводу экономии топлива и выбросов углекислого газа, а также растет популярность более эффективных транспортных средств с дизельным двигателем.

Дизель

Немец Рудольф Дизель изобрел дизельный двигатель в конце 19 века, но при жизни его изобретение не вызвало особого интереса. К сожалению, жизнь Дизеля закончилась, окутанная тайнами и теориями заговора, когда он пропал без вести во время плавания через Ла-Манш в Великобританию в 1913 году.Однако после значительных разработок в последующие десятилетия, направленных на то, чтобы преодолеть шумную и дымную репутацию дизельного двигателя, сегодня его двигатель используется в половине легковых автомобилей, продаваемых в Европе. Они обычно устанавливаются на корабли, поезда, автобусы, грузовики, сельскохозяйственную или строительную технику.

Новые вызовы

Состав выхлопных газов дизельных двигателей представляет собой совершенно новый набор проблем для химиков и инженеров по сравнению с обычными бензиновыми автомобилями.Поскольку сгорание происходит в избытке воздуха (обедненной смеси), все процессы контроля выбросов также должны работать в окислительных условиях.

Растущая популярность дизельных автомобилей также принесла с собой новое законодательство. Это касается тех же загрязняющих веществ, которые содержатся в выхлопных газах бензина, но теперь также включает PM, что является серьезной проблемой. Обычно он состоит из углеводородов и оксидов серы, адсорбированных на твердом углеродистом веществе.

Катализаторы для дизельного топлива

Как и в случае с бензиновыми автомобилями, катализатор снижения выбросов для дизельного топлива не новость.Самым простым устройством для установки на дизельный автомобиль является катализатор окисления дизельного топлива, который основан на нанесенном платиновом или палладиевом катализаторе. При этом избыточный воздух из двигателя используется для окисления окиси углерода и углеводородов до двуокиси углерода и воды. Первые такие устройства были установлены на вилочных погрузчиках в 1960-х годах, 2 , но сейчас их можно найти на большинстве дизельных дорожных транспортных средств.

Удаление окиси углерода и углеводородов из выхлопных газов дизельных двигателей представляет ряд проблем, в основном преобразование этих загрязняющих веществ, часто при низкой температуре, характерной для выхлопных газов дизельных двигателей.Однако наибольшую озабоченность вызывают NO x и PM как с точки зрения простоты удаления, так и с точки зрения их пагубного воздействия на здоровье человека. Все основные новые разработки были сделаны во внедрении устройств для удаления этих загрязнителей.

Селективное каталитическое восстановление

Для управления NO x были предложены два решения. Первый известен как селективное каталитическое восстановление (SCR), при котором восстановитель, обычно раствор мочевины, распыляется в выхлопных газах для создания условий, необходимых для восстановления NO x .Мочевина испаряется и разлагается до аммиака, который затем реагирует с NO x над катализатором SCR, обычно нанесенным оксидом ванадия (V 2 O 5 ), или железом или медью, нанесенными на цеолит, который нанесен на монолит (как для TWC). Эти реакции происходят при температуре выше 200 ° C.

В некоторых ситуациях, например, в странах с холодным климатом зимой, эту температуру получить трудно. Установив катализатор окисления перед SCR, можно преобразовать некоторое количество NO в NO 2 .Если может быть достигнута стехиометрия 1: 1, реакция СКВ будет происходить при более низкой температуре, хотя в действительности возможно лишь небольшое температурное преимущество, поскольку разложение мочевины начинает становиться ограничивающим скорость ниже 200 ° C. Альтернативно, использование катализатора, который экструдирован из материала катализатора, а не нанесен на инертную структуру носителя, также может усилить реакцию. Эти каталитические материалы стали доступны для автомобильной промышленности только в последние несколько лет.

Разложение мочевины:

NH 2 CONH 2 → NH 3 + HNCO

Гидролиз:

HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2

НЕТ SCR:

4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O

НЕТ 2 SCR:

8NH 3 + 6NO 2 → 7N 2 + 12H 2 O

Быстрая SCR:

2NH 3 + NO + NO 2 → 2N 2 + 3H 2 O

Одной из основных проблем с SCR является проблема введения правильного количества мочевины для реакции, чтобы аммиак не выходил через выхлопную трубу.Резкий запах аммиака в воздухе точно не приветствуется. Катализатор может быть установлен для преобразования любого прорыва аммиака в качестве страховки. Также необходимо обеспечить согласие оператора транспортного средства, который теперь должен покупать раствор мочевины исключительно в экологических целях.

Lean NO

x ловушка

Вторая система управления NO x известна как ловушка обедненной смеси NO x , и это более сложный путь, чем SCR. Вероятно, он будет преобладать для небольших дизельных транспортных средств, таких как легковые автомобили, по крайней мере, в ближайшей перспективе, поскольку это более экономичное решение для этих транспортных средств, чем SCR.

В ловушке NO x , компонент-накопитель NO x , обычно оксид щелочного или щелочноземельного металла, например оксид бария, добавляется к платиновому и родиевому катализатору. В нормальных условиях обедненного дизельного топлива в нем накапливается NO x в виде нитрата, но каждые 60-120 секунд или около того нитрат регенерируется при запуске двигателя с большим количеством топлива в течение нескольких секунд, так что некоторое количество окиси углерода и углеводорода может снизить уровень нитрата до безвредного. азот.

Бережливый режим (рис. 2а)

НЕТ окисления:

2НО (г) + O 2 (г) → 2НО 2

Хранение NO 2 в виде нитрата:

MO + 2NO 2 + ½O 2 → M (NO 3 ) 2

Регенерация (рис. 2b )

Снижение содержания нитратов CO (или H 2 ):

M (НЕТ 3 ) 2 + 3CO → MO + 2NO + 3CO 2

НЕТ снижения (CO):

2NO (г) + 2CO (г) → 2CO 2 (г) + N 2 (г)

НЕТ редукции (H 2 ):

2НО (г) + 2H 2 (г) ⇋ N 2 (г) + 2H 2 O (г)

Конструкция двигателя

Это требует сложной конструкции и эксплуатации двигателя, а также приводит к тому, что для очистки выхлопных газов используется топливо, а не движущая сила, поэтому некоторые преимущества использования дизельного двигателя теряются.Технология также основана на топливе с очень низким содержанием серы, поскольку сера может храниться в виде сульфата на материале для хранения. Поскольку он очень стабилен, ухудшаются характеристики катализатора, что требует периодической стадии высокотемпературной десульфатирования. Это удаляет серу после накопления определенного уровня, тем самым регенерируя катализатор.

Ловушка непрерывного действия

Одним из наиболее успешных устройств для контроля ТЧ является система фильтров, известная как ловушка непрерывной регенерации (CRT®), которая теперь установлена ​​на 100 000 автомобилей.Он включает катализатор окисления дизельного топлива для удаления монооксида углерода и углеводородов, а также для окисления некоторого количества NO до NO 2 . Уже было показано, что это может быть полезно для катализатора SCR, и это также имеет место здесь. В этом устройстве NO 2 вступает в реакцию с твердыми частицами, улавливаемыми вторым компонентом, сажевым фильтром (DPF), при температуре выше 200 ° C. Это называется пассивной регенерацией и представляет собой непрерывный процесс.

Обычно изготовленные из кордиерита, карбида кремния (SiC) или титаната алюминия (Al 2 TiO 5 ), эти устройства улавливают твердые частицы в их пористой структуре стенки, когда газ проталкивается через стенку от входного канала к выходному отверстию. канал ( рис 3 ).

Еще более высокая эффективность пассивной регенерации может быть достигнута путем добавления в фильтр платинового катализатора; это устройство CCRT® (Catalyzed CRT). В некоторых случаях использование пассивной регенерации невозможно.

Другой способ регенерировать DPF — периодически повышать температуру системы примерно до 500 ° C, чтобы кислород в выхлопных газах можно было использовать для окисления PM. Тепло обеспечивается за счет впрыска дополнительного топлива. Он окисляется на катализаторе, вызывая экзотермический эффект, который, в свою очередь, нагревает фильтр.В этом случае важно, чтобы управление регенерацией было тщательно настроено, поскольку опять же это дополнительное топливо частично сводит на нет преимущество дизельного двигателя. Если температура не контролируется должным образом и ее поднимают слишком высоко, это может привести к расплавлению, растрескиванию или разрушению фильтра, что дорого обходится владельцу.

Современные исследования

Для удаления NO x и PM две системы объединяются, например, CRT, за которой следует катализатор SCR, и это является основой системы SCRT® ( fig4) .

Вместо последовательного размещения катализаторов можно также включить регулирующий катализатор NO x на сам фильтр. Это является основным направлением последних современных исследований, в которых катализаторы SCR или LNT наносятся на фильтр, что позволяет удалить загрязняющие вещества NO x и ТЧ на одном каталитическом устройстве. Теперь можно спроектировать систему, которая сэкономит ценное пространство на транспортном средстве и, возможно, также будет стоить. Они известны как четырехкомпонентные катализаторы.

Недавно была предложена еще одна идея — нанести катализаторы один на другой. Например, наслоение системы ловушки / SCR NO x дает катализатор с более широкими функциональными возможностями, но это исследование все еще находится в зачаточном состоянии.

С нетерпением жду

Сейчас, во втором десятилетии 21-го -го -го века и спустя более ста лет после презентации Френкеля в Лондоне, многие проблемы остаются или могут быть предвидены. Производители автомобилей и двигателей сталкиваются с проблемой одновременного повышения эффективности и выбросов загрязняющих веществ, поэтому технологии двигателей будут продолжать развиваться быстрыми темпами.В конечном итоге это приведет к созданию двигателя, сочетающего в себе преимущества бензиновых и дизельных двигателей.

Двигатели станут меньше и будут работать на новых транспортных средствах, которые будут включать топливный элемент или батареи в качестве второго источника движущей силы.

В будущем появится гораздо более широкий спектр видов топлива, таких как синтетическое топливо и биотопливо, полученное из сельскохозяйственных культур или альтернативные ископаемые виды топлива, то есть уголь или природный газ, а также водород, природный газ в качестве топлива и смешанные виды топлива. Уровни содержания серы будут продолжать снижаться в соответствии с требованиями законодательства, общественности и индустрии катализаторов.Также будет необходимо разработать катализаторы, которые могут работать при более низких температурах, что является постоянной проблемой, чтобы загрязняющие вещества могли удаляться даже при холодных выхлопных газах, например, сразу после запуска двигателя.

По мере того, как дорожные выбросы продолжают улучшаться, основное внимание будет уделяться другим источникам загрязняющих веществ, таким как корабли и, что самое главное, самолеты. Законодательство будет продолжать ужесточаться и включать новые правила, например, по закиси азота, которая является сильным парниковым газом, в 300 раз более эффективным, чем диоксид углерода, а также по количеству твердых частиц, выбрасываемых из выхлопных газов.Фактически, последний теперь включен в последнее законодательство, которое вступит в силу в 2014 году (законодательство Euro 6). Агентство по охране окружающей среды США в настоящее время предлагает особые правила N 2 O, также для реализации с 2014 года.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.